Преобразователь @ -фазного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока

 

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

PECKS%ËÈÍ

3(511 Н 02 N 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCH0WIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3327402/24-07 (22) 31.07..81 (46) 30.03.83. Бюл. М 12 (72) В.H. Рындин (53) 621.314.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство

СССР по заявке 9 2809774, кл. Н 02 И 7/10, 1979

2. Рогинский В.Ю. Электропитание радиоустройств ., Л., "Энергия", 1970, с. 53, Ф (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ и-ФАЗH0F0 НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕИЕННОГО ТОКА В ,НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА (где .и > 3), содержащий основную группу

1вентилей, подключенных к фазам сети переменного тока, и дополнительные вентили, включенные согласно с основными, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения обратного напряжения, основная группа вентилей разделена на подгруппы, каждая из которых содержит 2 вентилей, причем противоположные фазы подключены к разным подгруппам вентилей, подгруп- пы подключены к смежньи фазам одно- . именными выводами, противоположные выводы вентилей каждой подгруппы соединены в одной точке, а дополнительные вентили включены между этими общими точками и одним из выход-. ных выводов. ю

1008864

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям многофазного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, и может быть применено в 5 качестве выпрямителя преимущественно в высоковольтных выпрямителях.

Известен трехфазный преобразователь напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока с удвоением напряжения„ который содержит мостовой выпрямитель и включенную параллельно выходным выводам цепочку иэ двух последовательно включенных конденсаторов,. общая точка которых подключ на к фазе сети переменного тока. Два дополнительных диода, включенных в прямом направлении между выводами постоянного тока мостовой схемы и конденсатораI ми, позволяют снизить обратное напряжение на вентилях мостовой схемы(1 .

Метод снижения обратного напря- жения на плечах моста выпрямителя не применим в преобразователях и-фаэного напряжения переменного

1 тока в напряжение постоянного тока, не содержащих емкостных накопительных элементов. Обратное напряжение на вентилях в многофазных схемах выпрямления равно линейному напря- 30 жению сети переменного тока, поскольку в каждый момент времени это напряжение приложено к двум после-, довательно соединенным вентилям, один иэ которых проводит ток и его сопротивлением можно пренебречь.

Включение дополнительных вентилей между выводами моста и выходными зажимами преобразователя .не приводит к снижению обратного напряжения на основных вентилях преобразователя, так как дополнительные вентили. находятся вне действия линейного напряжения сети переменного тока.

Известна также многофазная схема выпрямления, преобразующая напряжение переменного тока с числом фаз более трех, в постоянное напряжение, содержащая основную группу вентилей, подключенных к фазам сети переменного тока (2 . 50 3 9 фаза, М ц о

0,52

25 1 - 2 30

Г

1 — 3 60

1,42

1 - 4 90 1 20

1 73

1,93

1-6 150

1- 7 180

1 — 8 210

1,93

1,73

240

1 - 9

1-10

1,42

2701-11

300

0,52

330

1- 12

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные вентили разделены на подгруппы, одни выводы вентилей подгруппы подключены к разным подгруппам основных групп вентилей, не содержащей вентили, подключенные к противоположным фазам, а другие выводы соединены в одной точке и подключены к введенным вентилям, включенным в прямом направлении между указанными подгруппами дополнитель ных вентилей и одним из выходных выводов.

В такой схеме необходимо применять вентили с допустимым обратным напряжением не менее чем амплитудное значение линейного напряжения сети переменного тока. При числе фаэ более трех величина линейного напряжения, т.е. напряжение между двумя фазами сети переменного тока, определяется величиной фазного напряжения и углом сдвига по фазе напряжения между конкретной парой фаз.

В таблице показаны. значения модулей линейного напряжения (Un) относительно- фазногд (U+) и углы (И,) сдвига по фазе напряжений для различных сочетаний фаэ применительно к двенадцатифазной системе переменного тока.

Из приведенной таблицы видно, что величина линейного напряжения в двенадцатифазном выпрямителе принимает значения от 0,52U до 2U+.

При создании многофазного выпрямителя необходимо применять вентили

1008864

40 с допустимым обратным. напряжением не ниже чем амплитудное значение максимального линейного напряжения, которое в системе четырех, шести и более фаз достигает величины удвоенной амплитуды фаэного напряжения.

Относительно высокое обратное напряжение на вентилях снижает надежность преобразователя. В ряде случаев необходимо последовательное включение нескольких вентилей в каждом 10 плече, что усложняет конструкцию и повышает стоимость.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения обратного напряжения на вентилях. !5

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе и-. фаэного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока (где п>3), содержащем основную группу. вентилей, подключенных к фазам сети переменного тока, и дополнительные вентили, основная группа вентилей разделена ,;на подгруппы, каждая из которых со держит 2 вентилей, причем противоположные фазы подключены к различным подгруппам вентилей, подгруппы подключены к смежным фазам одноименными выводами, противоположные выводы вентилей каждой подгруппы соединены в одной точке, а дополнитель- 30 ные вентили включены, между этими общими точками и одним иэ выходных выводов

Дополнительные вентили разделены на подгруппы, одни выводы вентилей 35 подгруппы подключены к разным подгругпам основной группы вентилей, не содержащей вентили, подключенные к противоположным фазам, а другие выводы соединены в одной точке и подключены к введенным вентилям, включенным в прямом направлении между укаэанными подгруппами дополнительных вентилей и одним -иэ выходных выводов.

На фиг. 1 показан преобразователь двенадцатифазного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока; на фиг. 2 — то же, вариант, группа дополнительных вентилей разделена на:подгруппы; на фиг. 3 — то 50 же, вариант, преобразователь выпол- . нен по мостовой схеме; на фиг..4 векторная диаграмма напряжений для двенадцатифазной сети переменного тока. 55

Преобразователь (фиг. 1) содержит фазы 1-12 сети переменного тока и нулевой вывод 13 источника. Основная группа вентилей 14-25 разделена на четыре подгруппы, каждая из которых 60 содержит по три вентиля: 14-16;

17-19, 20-22, 23-25. Вентили каждой подгруппы подключены к смежным фазам сети переменного тока. Катоды

I вентилей каждой подгруппы объединены в одной точке и подключены к соответствующим дополнительным вен тилям 26-29, объединенные катоды ко торых образуют выходной вывод для нагрузки 30.

На фиг. 2 группа дополнительных вентилей 26-29, 31 и 32 разделена на подгруппы 26,27; 28,29; 31,32.

Выводы вентилей каждой подгруппы, противоположные выводам, подключенным к подгруппам основных вентилей, соединены в одной точке. Полученная система вентилей, объединенная дополнительными вентилями одной подгруппы, содержит вентили разных подгрупп основной группы, подключенные к-смежным фазам. Иежду общими точками вентилей дополнительной группы и одним из выводов постоянного тока включены введенные вентили 33-35 в прямом направлении. Нагрузка 30 включена между общей точкой введен-. ных вентилей и нулевым выводом 13.

На фиг. 3 группы основных вентилей 14-25 и дополнительных вентилей

26-29 дополнены основными вентилями 36-47 и .дополнительными вентилямй 48-51 до мостовой. схемы выпрямления. Группы основных вентилей разделены на подгруппы, содержащие по три вентиля.

На фиг. 4 показана векторная диаграмма напряжений двенадцатифаэной сети переменного тока, иллюстрирующая соотношение величин углов фазовых сдвигов напряжений между различными .фазами сети, а также соотношение величин фазовых и линейных напряжений.

Векторы 52-53, 53-54, 54-55, 55-56, 56-57, 57-58, 58-59, 59-60, 60-61, 61-62, 62-63, 63-52 соответствуют линейным напряжениям между смежными фазами. Точка 64 соответствует нейтрали источника. Векторы 64-52, 6453, .64-54,...,64-63 соответствуют фазным напряжениям сети. Векторы

54-52, 55-52, 57-52 соответствуют величине линейных напряжений между некоторыми несмежными фазами. Вели- . чины углов o(, P, g, ц соответствуют сдвигам по фазе напряжений сети соответственно 64-52 и 64-53, 64-52 и 64-54, 64-52 и 64-55, 64-52 и

64-57. Йз диаграммы видно, что между смежными фазами линейное напряжение минимально и соответствует минимальным фазовым сдвигам напряжений фаэ сети. Линейное напряжение между фазами, сдвинутыми на 180, максимально .и равно по величине удвоенному фазному напряжению сети.

Работа преобразователя основывается на том, что при разделении вентилей основной группы на подгруппы, в пределах которых вентили подключены к смежным фазам сети, удается ограничить величины линей1008864 . ных напряжений, действующих в пределах каждой подгруппы. Это обеспечивает относительно невысокие обратные напряжения на вентилях каждой подгруппы. Повышенные линейные напряжения между фазами разных подгрупп являются внешними по отноше нию к каждой подгруппе, и воспринимаются не только основными вентиля"

ы, но и вентилями дополнительных подгрупп. Совокупность основных и дополнительных вентилей осуществляет деление повышенных обратных напряжений, возникающих в результате действия линейных напряжений несмежных фаз.

Это является общим свойством как однополупериодных, так и двухполупериодных {мостовых) схем преобразователей.

Преобразователь по фиг. 1 работает следующим образом.

После подачи переменного напряжения на фазы 1-12 на вентилях каждой подгруппы основной группы в течение непроводящих полупериодов появляется обратное напряжение. Обратное напряжение не превышает величины линейного напряжения, например, между фазами 1-3. и равно величине фазного напряжения сети переменного тока. Повышенное линейное напряжение между фазами, сдвинутыми на 180, воспринимается не только вентилями основной подгруппы, но и дополнительными вентилями. Тем саьим осуществляется деление повышенного обратного напряжения на обратных сопротивлениях основных и дополнительных вентилей.

В преобразователе по фиг. 2 повышенное линейное напряжение, достигающее удвоенной .амплитуды фазного .напряЖения, прикладывается к совокупности основных, дополнительных и введенных вентилей. l

В мостовом преобразователе по фиг. 3 повышенное напряжение, вызываемое линейным напряжением между несмежными фазами, снижается путем деления на обратных сопротивле5 ниях дополнительных и основных вентилей.

B преобразователях с питанием от большого числа фаэ может содержаться большое число групп дополни10 тельных вентилей.

При создании преобразователей любой сложности необходимо, чтобы вентили каждой последующей дополнительной группы объединяли в общую систему вентили основной группы по определенному принципу: смежные подгруппы вентилей основной группы должны содержать вентили, подключенные к смежным фазам сети переменного тока.

Использование предлагаемого устройства по сравнению с известными позволяет многократно снизить обратное напряжение на основных вентилях. Например, в двенадцатифаз ной схеме преобразователя по фиг.2 обратное напряжение на основных вентилях снижается почти в четыре раза.

При этом используется относительно небольшое число дополнительных вен39 тилей. По сравнению с известным техническим решением, заключающимся в последовательном включении в каждое плечо преобразователя нескольких вентилей, преобразователь по

35 фиг. 2, йапример, позволяет снизить количество примсняемых вентилей на

41,7В. Это обеспечивает упрощение конструкции и снижение стоимости.

Снижение обратных напряжений на вен-!

4g тилях позволяет повысить надежность преобразователя.

Наибольший положительный эФфект достигается при создании высоковольтных преобразователей.

1008864

1008864

52

Составитель Е. Мельникова

Редактор Л. Пчелинская ТехредМ.Гергель Корректор A. дзятко

Заказ 2356/66 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4